JP2022026470A - 波ワッシャ - Google Patents

Abstract

【課題】製造難易度の高い波形状の曲げ加工を必要とせず、低いバネ定数を全圧縮まで維持される、薄肉の波ワッシャ。【解決手段】平板の表面、及び裏面に各々３点以上の突起を等ピッチで形成するもの。波ワッシャを軸受等の隙間に組付けてその間隔を狭めると、突起が平板を波形状に撓ませてばね力を発生する。従来波ワッシャは平板をプレスで波形に成型する必要上、プレス時に材料の弾性限界を超える応力を与える必要があった。このため曲率の小さいものや板厚の薄いものの製造が困難であったが、本発明では塑性加工をしないのでこの制約が無く、製作も容易。【選択図】図１

Description

本発明は、部材間のガタ止めやベアリングの予圧等に使用される波ワッシャに関する。

従来の波ワッシャは、例えば特開平１０－３０６６８号公報の図２に示すものが存在し、ベアリングの予圧等に使用されている。図２（ａ）は波ワッシャの平面説明図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ′－Ｂ′断面を図中右側からみた断面説明図を示す。

波ワッシャ１０は、点Ａ′を中心とする薄いド－ナツ状金属片（リム）を、円周に沿って波状に曲げ加工したものである。図中には山折り部及び谷折り部を記号で記載しており、山折り部は金属片が紙面に対して最も手前側に突出した凸部Ｈ′となり、逆に谷折り部は金属片が紙面に対して最も奥側に没入した凹部Ｌ′となる。図２（ｂ）によれば、波ワッシャ１０は凸部Ｈ′と凹部Ｌ′とを交互に形成した波状をなすことが分かる。

公開特許 平１０－３０６６８号公報

ばね定数の小さい波ワッシャ１０を製作する場合、素材の板厚を薄くする、もしくは山折り部及び谷折り部の曲げ半径を大きくすることが考えられるが、いずれも加工時の曲げ応力が材料の塑性域に十分達しないことによるスプリングバックの増大によって、安定した形状での生産が困難であると同時に、生産には高価な金型を要するため、少量生産が困難であった。

さらに、波ワッシャを狭いスペースに設置する場合は、山折り部及び谷折り部共に、ほぼ平面となるまで圧縮しての使用が有効であるが、その場合山と谷の頂点の、相手部材との接触域（ばねとして機能しない領域）が急拡大することによりばね定数が急激に大きくなる問題がある。すなわち、あるべきばね定数に対し構成部品の寸法誤差によるばね力の変動が大きい問題があった。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、製造困難な波形状の低応力下での加工を必要とせず、従来限界よりも低いばね定数等、設計したバネ定数が全圧縮近くまで維持される波ワッシャの提供を目的とする。

上記目的を達成するため本発明の波ワッシャは、平らな板材の表面、及び裏面に各々３点以上の突起が実質的に等ピッチで形成されており、前記裏面の突起を表面に投影したときの位置が、隣接する２か所の前記表面の突起から実質的に等距離にあることを特徴としている。

本発明の波ワッシャは、製作時に板ばねを波形状に形成する代わりに板ばね両面の複数個の突起を設けることにより、使用時にばねが波状に弾性変形させてばね力を発生させるもの。よって素材であるばね鋼等の板材の平坦度がそのまま製品精度となり、特殊な製造装置を使用せずに高精度な波ワッシャを実現できる。よって使用者は波ワッシャ周囲の寸法誤差に対するばね定数の誤差を減らすことが出来る。

また、突起が撓ませる板ばねの裏部が相手部材に当接した状態が全圧縮状態となるが、突起高さを適切に設定する（例えば突出量を突起ピッチ径の１／２０以下とする）ことにより、全圧縮まで板ばねの弾性領域とすることが容易であり、全圧縮の直前までほぼ一定のばね定数を維持できる。

（ａ）は本発明のワッシャ－の実施例１の平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）はその全圧縮状態である。 （ａ）は本発明のワッシャ－の実施例２の平面図、（ｂ）は正面図である。 （ａ）は本発明のワッシャ－の実施例３の平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）はＸ－Ｘ断面図である。 第３実施例の、軸受装置への組込み例である。

１：波ワッシャ、１０：平面部、１１：突起、１２：逆向きの突起、２,３：軸受

図１は本発明の第１実施例、円環状の薄肉金属板形状の波ワッシャ１の平面部１０の片面に３か所の突起１１が１２０°等配に形成、反対面にも同形状の突起３か所を、位相を60°ずらして１２０°等配に形成されている。
図の突起はプレス成型により形成されるが、これに限らず、金属や樹脂等の小片を平面部１０にカシメや接着等で固定しても構わない。

図１の作用を説明する。
２個の軸受の外輪肩の間に設置され、全圧縮（ばねとしての最大圧縮変位）させた波ワッシャを（ｃ）に示す。波ワッシャの突起１１と１２が外輪肩面２１ａ、３１ａから押されると、波ワッシャ平面部１０が波状に変形してばね力を発生する。変形が進行し波ワッシャの突起の反対側１１ａ、１２ａが外輪肩面２１ａ、３１ａに当接すると平面部１０の変形が止められる全圧縮となってばね定数は一気に上昇、それ以上の変位が阻止される。突起１１，１２の、平面部１０からの突出量が突起ピッチ径の１／２０以下であれは、全圧縮での平面部１０の変位は弾性領域に抑えられ、圧縮代とばね力の関係は概ね線形を維持できる。

図２は本発明の第２実施例、第１実施例の突起１１、１２を、波ワッシャ１の平面部１０の一部の曲げ加工により形成したものである。図１よりも加工の容易な曲げ加工とすることにより少数製作時のコストを低減した例で、その作用は図１と同様である。

図３は本発明の第３実施例の波ワッシャ、図４はその軸受装置への組込み例を示す。
本実施例は図２の波ワッシャの突起１１と１２の間６か所に、片面側に突出する支持梁１３を平面部１０から延伸して折り曲げ形成したものである。

図４で軸受２と３は軸４に相通され、両端を止め輪５で固定されている。外輪にハウジングは無く、波ワッシャの突起１１と１２が、軸受２と３の外輪を押し広げる方向に予圧を付与している。通常波ワッシャは、軸やハウジングに、内径、もしくは外径をゆるく勘合させて外れ止めとするが、図４はハウジングを用いない軸受の使用方法であるため、支持梁１３を片側の外輪２１のシール取付け用の段部Yに勘合させて、波ワッシャの外れ止めとしている。よって波ワッシャが軸受外径面に突出することは無い。
あらかじめ波形状に成形する必要がある従来の波ワッシャの場合、この様な付加機能の追加は波形状の成型品質に影響を与える可能性があり実施が困難であったが、本発明は波ワッシャ１の平面部１０に加工を施すことが出来るので容易にできる。

以上、実施例として例示したが、本発明はこれに限定されるものでは無い。例えば、両面に等ピッチで固定された突起物を有する薄板は本発明として機能する（名称、ワッシャは慣用的表現であって、中央部の開口は要件ではない）。また材質に特段の制約は無く、金属や樹脂は広く使用できる。

本発明は、機械装置の狭い隙間に弱いばね力を作用させる極薄の圧縮ばねとして供される。

Claims (1)

1. 平板の表面、及び裏面に各々３点以上の突起が実質的に等ピッチで形成されており、前記表面、及び前記裏面の隣接する位置にある前記突起同士のピッチも実質的に等ピッチで形成されたことを特徴とする波ワッシャ。

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